SiCOI ვაფლი 4 ინჩი, 6 ინჩი HPSI SiC SiO2 Si სუბატრატის სტრუქტურა

მოკლე აღწერა:

ეს ნაშრომი წარმოადგენს სილიციუმის კარბიდის იზოლატორზე (SiCOI) ფილების დეტალურ მიმოხილვას, კერძოდ, ფოკუსირებულია 4-დიუმიან და 6-დიუმიან სუბსტრატებზე, რომლებიც წარმოადგენენ მაღალი სისუფთავის ნახევრადიზოლაციურ (HPSI) სილიციუმის კარბიდის (SiC) ფენებს, რომლებიც მიმაგრებულია სილიციუმის დიოქსიდის (SiO₂) იზოლაციურ ფენებზე სილიციუმის (Si) სუბსტრატებზე. SiCOI სტრუქტურა აერთიანებს SiC-ის განსაკუთრებულ ელექტრულ, თერმულ და მექანიკურ თვისებებს ოქსიდის ფენის ელექტრული იზოლაციის უპირატესობებთან და სილიციუმის სუბსტრატის მექანიკურ საყრდენთან. HPSI SiC-ის გამოყენება აუმჯობესებს მოწყობილობის მუშაობას სუბსტრატის გამტარობის მინიმიზაციისა და პარაზიტული დანაკარგების შემცირების გზით, რაც ამ ფილებს იდეალურს ხდის მაღალი სიმძლავრის, მაღალი სიხშირის და მაღალი ტემპერატურის ნახევარგამტარული აპლიკაციებისთვის. განხილულია ამ მრავალშრიანი კონფიგურაციის დამზადების პროცესი, მასალის მახასიათებლები და სტრუქტურული უპირატესობები, ხაზგასმულია მისი შესაბამისობა ახალი თაობის ელექტრონიკისა და მიკროელექტრომექანიკური სისტემებისთვის (MEMS). კვლევა ასევე ადარებს 4-დიუმიან და 6-დიუმიან SiCOI ფილების თვისებებს და პოტენციურ გამოყენებას, ხაზს უსვამს მასშტაბირებადობას და ინტეგრაციის პერსპექტივებს მოწინავე ნახევარგამტარული მოწყობილობებისთვის.

გამოგვიგზავნეთ ელ.წერილი

მახასიათებლები

SiCOI ვაფლის სტრუქტურა

HPB (მაღალი ხარისხის შეერთება), BIC (შეერთებული ინტეგრირებული სქემა) და SOD (სილიციუმი ალმასზე ან სილიციუმი იზოლატორზე მსგავსი ტექნოლოგია). ის მოიცავს:

შესრულების მაჩვენებლები:

ჩამოთვლილია პარამეტრები, როგორიცაა სიზუსტე, შეცდომის ტიპები (მაგ., „შეცდომის გარეშე“, „მნიშვნელობის მანძილი“) და სისქის გაზომვები (მაგ., „პირდაპირი ფენის სისქე/კგ“).

ცხრილი რიცხვითი მნიშვნელობებით (შესაძლოა ექსპერიმენტული ან პროცესის პარამეტრებით) ისეთი სათაურების ქვეშ, როგორიცაა „ADDR/SYGBDT“, „10/0“ და ა.შ.

ფენის სისქის მონაცემები:

ვრცელი განმეორებადი ჩანაწერები, რომლებიც მონიშნულია როგორც „L1 სისქე (A)“-დან „L270 სისქე (A)“-მდე (სავარაუდოდ, ანგსტრომებში, 1 Å = 0.1 ნმ).

გვთავაზობს მრავალშრიან სტრუქტურას თითოეული ფენისთვის ზუსტი სისქის კონტროლით, რაც ტიპიურია მოწინავე ნახევარგამტარული ვაფლებისთვის.

SiCOI ვაფლის სტრუქტურა

SiCOI (სილიციუმის კარბიდი იზოლატორზე) არის სპეციალიზებული ვაფლის სტრუქტურა, რომელიც აერთიანებს სილიციუმის კარბიდს (SiC) იზოლატორულ ფენასთან, SOI-ს (სილიციუმი იზოლატორზე) მსგავსად, მაგრამ ოპტიმიზირებულია მაღალი სიმძლავრის/მაღალი ტემპერატურის აპლიკაციებისთვის. ძირითადი მახასიათებლები:

ფენის შემადგენლობა:

ზედა ფენა: ერთკრისტალური სილიციუმის კარბიდი (SiC) მაღალი ელექტრონული მობილურობისა და თერმული სტაბილურობისთვის.

დამარხული იზოლატორი: როგორც წესი, SiO₂ (ოქსიდი) ან ბრილიანტი (SOD-ში) პარაზიტული ტევადობის შესამცირებლად და იზოლაციის გასაუმჯობესებლად.

საბაზისო სუბსტრატი: სილიციუმი ან პოლიკრისტალური SiC მექანიკური საყრდენისთვის

SiCOI ვაფლის თვისებები

ელექტრული თვისებები ფართო ზოლი (3.2 eV 4H-SiC-ისთვის): უზრუნველყოფს მაღალი ძაბვის (>10-ჯერ მეტი, ვიდრე სილიციუმი). ამცირებს გაჟონვის დენებს, აუმჯობესებს ენერგომოწყობილობების ეფექტურობას.

მაღალი ელექტრონების მობილურობა:~900 სმ²/V·s (4H-SiC) ~1,400 სმ²/V·s (Si)-თან შედარებით, მაგრამ უკეთესი მაღალი ველის მუშაობა.

დაბალი წინააღმდეგობა:SiCOI-ზე დაფუძნებული ტრანზისტორები (მაგ., MOSFET-ები) ავლენენ გამტარობის უფრო დაბალ დანაკარგებს.

შესანიშნავი იზოლაცია:დამარხული ოქსიდის (SiO₂) ან ალმასის ფენა მინიმუმამდე ამცირებს პარაზიტულ ტევადობას და ჯვარედინი ურთიერთქმედებას.

თერმული თვისებებიმაღალი თბოგამტარობა: SiC (~490 W/m·K 4H-SiC-სთვის) Si-სთან შედარებით (~150 W/m·K). ალმასის (თუ გამოიყენება როგორც იზოლატორი) სიმძლავრემ შეიძლება გადააჭარბოს 2000 W/m·K-ს, რაც ზრდის სითბოს გაფრქვევას.

თერმული სტაბილურობა:საიმედოდ მუშაობს >300°C ტემპერატურაზე (სილიკონის ~150°C ტემპერატურასთან შედარებით). ამცირებს გაგრილების მოთხოვნებს ელექტრონიკის სისტემაში.

3. მექანიკური და ქიმიური თვისებებიუკიდურესი სიმტკიცე (~9.5 მოჰსი): მდგრადია ცვეთის მიმართ, რაც SiCOI-ს მდგრადს ხდის მკაცრი გარემო პირობებისთვის.

ქიმიური ინერტულობა:მდგრადია დაჟანგვისა და კოროზიის მიმართ, მჟავე/ტუტე პირობებშიც კი.

დაბალი თერმული გაფართოება:კარგად ერწყმის სხვა მაღალტემპერატურულ მასალებს (მაგ., GaN).

4. სტრუქტურული უპირატესობები (ნაყარ SiC-თან ან SOI-სთან შედარებით)

შემცირებული სუბსტრატის დანაკარგები:საიზოლაციო ფენა ხელს უშლის დენის გაჟონვას სუბსტრატში.

გაუმჯობესებული RF შესრულება:დაბალი პარაზიტული ტევადობა უფრო სწრაფ გადართვას უზრუნველყოფს (სასარგებლოა 5G/mmWave მოწყობილობებისთვის).

მოქნილი დიზაინი:თხელი SiC ზედა ფენა საშუალებას იძლევა მოწყობილობის ოპტიმიზებული მასშტაბირებისთვის (მაგ., ულტრათხელი არხები ტრანზისტორებში).

შედარება SOI-თან და Bulk SiC-თან

ქონება	SiCOI	SOI (Si/SiO₂/Si)	ნაყარი SiC
ბენდგეპი	3.2 eV (SiC)	1.1 eV (Si)	3.2 eV (SiC)
თბოგამტარობა	მაღალი (SiC + ბრილიანტი)	დაბალი (SiO₂ ზღუდავს სითბოს ნაკადს)	მაღალი (მხოლოდ SiC)
ავარიული ძაბვა	ძალიან მაღალი	ზომიერი	ძალიან მაღალი
ღირებულება	უფრო მაღალი	ქვედა	უმაღლესი (სუფთა SiC)

SiCOI ვაფლის გამოყენება

ელექტრონიკა
SiCOI ვაფლები ფართოდ გამოიყენება მაღალი ძაბვის და მაღალი სიმძლავრის ნახევარგამტარულ მოწყობილობებში, როგორიცაა MOSFET-ები, შოტკის დიოდები და დენის გადამრთველები. SiC-ის ფართო ზოლი და მაღალი ძაბვა უზრუნველყოფს ენერგიის ეფექტურ გარდაქმნას შემცირებული დანაკარგებით და გაუმჯობესებული თერმული მახასიათებლებით.

რადიოსიხშირული (RF) მოწყობილობები
SiCOI ვაფლების საიზოლაციო ფენა ამცირებს პარაზიტულ ტევადობას, რაც მათ შესაფერისს ხდის ტელეკომუნიკაციებში, რადარებსა და 5G ტექნოლოგიებში გამოყენებული მაღალი სიხშირის ტრანზისტორებისა და გამაძლიერებლებისთვის.

მიკროელექტრომექანიკური სისტემები (MEMS)
SiCOI ვაფლები უზრუნველყოფს მყარ პლატფორმას MEMS სენსორების და აქტივატორების დასამზადებლად, რომლებიც საიმედოდ მუშაობენ მკაცრ გარემოში SiC-ის ქიმიური ინერტულობისა და მექანიკური სიმტკიცის გამო.

მაღალი ტემპერატურის ელექტრონიკა
SiCOI საშუალებას იძლევა ელექტრონიკის, რომელიც ინარჩუნებს მუშაობას და საიმედოობას მაღალ ტემპერატურაზე, რაც სარგებელს მოუტანს საავტომობილო, აერონავტიკულ და სამრეწველო აპლიკაციებს, სადაც ტრადიციული სილიკონის მოწყობილობები ვერ ხერხდება.

ფოტონური და ოპტოელექტრონული მოწყობილობები
SiC-ის ოპტიკური თვისებებისა და საიზოლაციო ფენის კომბინაცია ხელს უწყობს ფოტონური წრედების ინტეგრაციას გაუმჯობესებული თერმული მენეჯმენტით.

რადიაციისადმი მდგრადი ელექტრონიკა
SiC-ის თანდაყოლილი რადიაციული ტოლერანტობის გამო, SiCOI ვაფლები იდეალურია კოსმოსური და ბირთვული აპლიკაციებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ მოწყობილობებს, რომლებიც გაუძლებენ მაღალი რადიაციული გარემოს.

SiCOI ვაფლის კითხვა-პასუხი

კითხვა 1: რა არის SiCOI ვაფლი?

A: SiCOI ნიშნავს Silicon Carbide-on-Insulator-ს. ეს არის ნახევარგამტარული ვაფლის სტრუქტურა, სადაც სილიციუმის კარბიდის (SiC) თხელი ფენა მიმაგრებულია საიზოლაციო ფენაზე (ჩვეულებრივ სილიციუმის დიოქსიდი, SiO₂), რომელიც დამაგრებულია სილიციუმის სუბსტრატით. ეს სტრუქტურა აერთიანებს SiC-ის შესანიშნავ თვისებებს იზოლატორისგან ელექტრულ იზოლაციასთან.

კითხვა 2: რა არის SiCOI ვაფლების ძირითადი უპირატესობები?

A: ძირითადი უპირატესობებია მაღალი ავარიული ძაბვა, ფართო ზონური უფსკრული, შესანიშნავი თბოგამტარობა, უმაღლესი მექანიკური სიმტკიცე და შემცირებული პარაზიტული ტევადობა საიზოლაციო ფენის წყალობით. ეს იწვევს მოწყობილობის მუშაობის, ეფექტურობისა და საიმედოობის გაუმჯობესებას.

კითხვა 3: რა არის SiCOI ვაფლების ტიპიური გამოყენება?

A: ისინი გამოიყენება ენერგეტიკულ ელექტრონიკაში, მაღალი სიხშირის რადიოსიხშირულ მოწყობილობებში, MEMS სენსორებში, მაღალი ტემპერატურის ელექტრონიკაში, ფოტონურ მოწყობილობებსა და რადიაციისადმი გამაგრებულ ელექტრონიკაში.